北京2013年1月连续强霾过程的污染特征及成因分析

以北京市2013年1月份连续灰霾天气中10~16日的强霾污染过程为例,利用MPL-4B型IDS系列微脉冲激光雷达观测资料由Fernald算法反演得到此次污染过程中气溶胶垂直分布特性,结合地面气象条件和天气形势分析污染原因,并讨论与气溶胶地面监测数据的符合性.结果表明:此次连续强霾过程污染严重,观测时段内89.4%的时间出现霾,39.8%的污染时段达到重度霾级别,其中大气地表消光系数与PM2.5浓度变化呈显著线性相关关系,相关系数达0.95.研究过程内,大气边界层在91%的时段低于500m,平均仅为293m,低边界层抑制了污染物的有效扩散;近地面垂向各高度的消光系数持续达到1.5km-1以上,对比气溶胶退偏比发现城市上空的大气强消光为气溶胶颗粒物和大气水分共同导致;气溶胶光学厚度(AOD,532nm)较大,有83.6%的时段超过1,且受相对湿度影响较大,相对湿度偏小时段的AOD值主要为气溶胶颗粒贡献,相对湿度较大时段,细颗粒物吸湿增长导致AOD受大气水分干扰显著.连续静稳的天气形势和区域污染是导致此次强霾发生和持续的主要原因,高湿天气则加剧了灰霾状况.     

湖北省霾日数气候特征及夏季典型霾过程气象因子分析

利用湖北省77个气象站点近30年的霾日统计资料分析霾日数气候特征,结果表明,1981-2013年期间湖北省霾日数显著上升,20世纪90年代最低,21世纪以来最高,2013年达到历史新高;霾日数冬季最多,夏季最少;霾日数较多的地区集中在鄂西北、三峡河谷、鄂东北北部、鄂东南黄石地区一带,这与地形和经济条件密切相关。选取2012年夏季2次典型霾天气过程,分析霾发生的气象成因,研究发现北方污染源,在低层东北气流的引导下,加之本地良好的湿度条件和稳定的逆温层结,共同造成了突发大范围霾天气过程。     

2013年1月邯郸市严重霾天气的污染特征分析

利用河北工程大学大气环境监测站点的PM₁₀、PM_2.5、SO₂和NO_x在线监测数据,并结合能见度、湿度数据,对邯郸市2012年12月1日到2013年1月31日的大气污染状况进行分析,特别是2013年1月持续发生的霾天气,以探讨严重霾污染的过程特征.结果表明,2013年1月,SO₂与NO_x的平均浓度分别为225.3 μg·m^-3和217.8 μg·m^-3,PM₁₀和PM_2.5的平均浓度分别为328.5 μg·m^-3和229.4 μg·m^-3,均超过新颁布的环境空气质量标准,是2012年12月平均浓度的1.4~3.5倍.重污染过程分析结果显示,污染峰值附近几天内PM₁₀、PM_2.5的时均浓度变化无明显规律.累积阶段的PM_2.5/PM₁₀在0.42~0.52之间,峰值前后上升并超过0.70,扩散阶段PM_2.5/PM₁₀降到0.70以下,且呈波动式变化.当PM_2.5/PM₁₀小于0.40时,能见度基本位于2~18 km之间;当PM_2.5/PM₁₀在0.40~0.60之间时,能见度在0.7~8 km之间;当PM_2.5/PM₁₀大于0.60时,能见度分布于2 km以下.     

2015年1月下旬北京市大气污染过程成因分析

采用地面观测和数值模拟相结合的方式,对2015年1月下旬北京市两次PM_2.5污染过程进行分析。研究表明,在第1次过程中PM_2.5浓度经过3个抬升阶段达到峰值,过程前期区域传输的作用明显,随后区域传输和本地污染积累、化学反应共同加重了污染的程度;3个浓度抬升阶段中均出现过PM_2.5浓度“跃升式”增长,且污染水平越重,浓度跃升的幅度越大。第2次过程是一次典型的静风、高湿度下的PM_2.5持续性增长过程,主要是本地污染物积累和发生化学反应二次生成导致的。大气氧化性分析和SOR、NOR分析均验证了对两次污染过程特征和成因的推断。数值模拟结果表明,第1次污染过程中区域传输对不同站点PM_2.5的贡献率在15.2%~68.7%之间;第2次过程区域传输的贡献率在12.8%~46.3%之间。     

2013年1月南京强霾时期大气细颗粒物污染特征分析

2013年1月,南京经历了一次重大持续性灰霾污染过程。利用在线气体及气溶胶监测系统和扫描电迁移率颗粒物粒径谱仪,通过研究颗粒物质量浓度,主要水溶性无机离子浓度,不同时段颗粒物的数谱分布及其日变化分布,二次气溶胶及黑碳与能见度的相关性等多个方面,较为全面地分析了重霾时期大气细颗粒物的污染特征。     

2013年1月北京市一次空气重污染成因分析

采用数值模式与观测资料相结合的方式,对北京市2013年1月9日至15日一次空气重污染过程的大气环境背景、气象条件和形成原因进行了初步分析.结果表明,重污染过程期间10日至14日PM2.5平均值为323μg·m-3;重污染过程与当地气象条件密切相关,稳定的大气环流形势为污染的持续提供了大气环流背景,风速较小、湿度较大、边界层较低、持续逆温是造成重污染的主要原因;重污染过程中区域输送对北京PM2.5贡献率在53%~69%之间且存在明显的二次转化,区域输送起着更为重要的作用;气象条件对持续性重污染的形成和破坏起到了关键性的作用,因此需要加强对重污染预警预报研究,以有效预防和控制空气重污染.     

2013年1月河北省中南部严重污染的气象条件及成因分析

年1月河北省中南部出现了长时间、大范围的雾霾天气,大气污染严重. 利用河北省AQI(逐日空气质量指数)、气象常规观测数据及NCEP(美国国家环境预报中心)1°×1°格距再分析资料,对此次严重污染事件的气象条件、大气环境背景和形成机制进行了研究. 结果表明:①2013年1月河北省中南部地面气象要素表现异常,与历史同期相比,平均气温低1~2℃、相对湿度高15%以上、日照时数少40%以上、降水日数多但量级小. 地面风力较小且多风向、风速的辐合线,地面散度场上河北省中南部为明显的辐合区,致使水汽和污染物汇聚不易扩散,导致雾霾天气异常偏多,大气污染严重. ②边界层高湿区中丰富的水汽与污染物互为载体,强逆温层结、大气低层的干暖盖、边界层下沉运动等均使水汽和污染物存留在近地层且不易向高空扩散;同时,稳定的大气环流形势为雾霾天气和严重污染提供了有利的大气环境场. ③河北省中南部特殊的地理条件也是雾霾和污染持续的一个重要原因. 低空稳定的偏西气流越过太行山后在山麓东侧下沉,在华北平原地区易形成地面辐合线,从而加剧了近地层水汽和污染物的汇聚.      

2013年1月京津冀地区强雾霾频发成因初探

基于2001-2013年的气象观测数据和环境空气质量监测数据,针对京津冀地区1月同期的雾霾天数、能见度、环境空气污染物浓度等展开分析,结果表明:2013年1月京津冀地区平均雾霾天数发生了21.7 d;污染物浓度超标严重,高浓度的颗粒物成为强雾霾频发的重要原因,PM10月均浓度为0.317 mg/m3,PM2.5为0.219 mg/m3;1月份京津冀地区气象要素表现为地面风速小、相对湿度高、大气层结稳定,更加促进大气污染物累积,并有利于颗粒物吸湿增长,致使空气质量恶化,强雾霾事件频发。     

京津冀和长三角地区一次重霾过程气象成因及传输特征

基于气象数据和空气质量数据,研究了2016年12月29日～2017年1月8日京津冀与长三角地区一次大范围重度污染过程的特征及成因.结果表明,均压场、低边界层高度、静小风是本次重污染过程的主要气象特征,重污染过程的结束得益于后期气压梯度变大,水平扩散条件转好.此外,基于WRF-CMAQ(气象研究与预报建模系统及区域多尺度...     

近50年湖北省霾天气特征及气象条件分析

用1960-2012年逐月观测数据、NCEP/NCAR再分析资料,分析湖北省霾日数时空分布特征,分析霾日数与降水量、降水日数、冬季风、大气层结稳定度、风速的关系。结果表明:湖北省霾日数一年12月中1月最多,7月最少。空间分布鄂西北北部、鄂西南东部、鄂东南北部三地偏多。霾日数整体以年代际变化为主,20世纪70年代初-80年代初,2005年至今,霾日数相对较多。霾日数与降水日数、1 000 h Pa和925 h Pa温度差、1 000 h Pa风速显著负相关。东亚冬季风偏弱利于霾日数偏多。2013年1月1 000 h Pa和925 h Pa气温差,1 000 h Pa风速均为1960年以来最小,对应了有记录以来最多的1月霾日数。东亚冬季风环流偏弱,也是2013年1月湖北省平均霾日数偏多的一个重要原因。     

福建省沿海典型霾天气过程特征和成因分析

文章选取2016年3月28日-4月4日(积累型)及2016年1月18-21日(输送型)两次霾天气过程,分析福建省沿海典型霾天气过程特征和成因结果表明:积累型过程持续时间长,福建沿海受地面倒槽暖区天气形势控制,不利于污染物扩散,ρ(PM_(2.5))积累升高导致霾天气出现,受到较高ρ(PM_(2.5))和相对湿度的共同影响,能见度最低降至2 km以下,从霾生成、维持到消散具有增温、增湿、风速小的特点,大气垂直结构中出现逆温层更加不利于污染物扩散,加剧霾的严重程度。输送型霾天气过程持续时间较短,受东北冷涡和高空槽影响,低层PM_(2.5)受东风回流影响输送至福建省沿海,导致福建省沿海自北而南出现霾天气,在污染物输送过程中,大气垂直结构中出现低层逆温不利于污染物向地面输送,会延迟霾天气出现的时间。     

2015年10月南京霾污染过程分析

为探讨南京秋季霾污染过程发生的主要影响因素,利用南京信息工程大学太阳光度计观测霾污染发生天气下AOD（aerosol optical depth,气溶胶光学厚度）数据,计算AE_440-1020（?ngstr?m Exponent,波长指数）以及a₂（光谱曲率）,结合CALIPSO（Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations）卫星气溶胶组分分析以及MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）火点数据,对2015年10月南京霾污染过程进行分析.结果表明:2015年10月出现的两次霾污染过程期间南京地区AE_440-1020均高于1.0并且a₂呈负值,其中10月16日AQI达到峰值（201）,AOD₅₀₀达1.51,AE_440-1020达1.37,a₂达-0.77;这两次较为严重的霾污染过程均主要由人为因素（工业污染、城市建设、生物质燃烧、汽车尾气排放等）产生的细粒子所致.后向轨迹分析发现,2015年10月16日南京地区霾污染天气发生的主要原因是区域型污染,同时受长距离输送影响,大量携带人为因素产生的细粒子以及少量沙尘等污染物的空气团途经内蒙古、山东等地到达南京,加剧了当日的污染程度;2015年10月23日南京地区霾污染天气的发生则主要受长距离输送影响,同时也受到区域型污染影响,加剧了当日的污染程度.研究显示,在稳定的气象条件下,较高的相对湿度、较低的地表风速、低混合层高度以及贴地逆温的出现是诱发霾污染天气产生的有利气象条件.      

2014年湖北省酸雨若干特征及其与霾关系分析

基于湖北省32个酸雨监测站2014年观测资料,着重分析了2014年湖北省酸雨特征,并揭示了2008年以来全省酸雨演变趋势,结果显示:2014年湖北省年均降水pH值为4.98,全省仅江夏站为强酸雨,大部地区为弱酸雨区,酸雨强度呈现冬强夏弱、中部强-东西弱的时空分布型;年酸雨发生日数南部多北部少,建始、五峰、金沙站酸雨日数超过100 d,全省年均酸雨及强酸雨发生频率分别为56.5%、10%;2007-2014年湖北省酸雨强度呈现先增强后减弱的变化趋势,酸雨发生频率呈微弱减少趋势,2014年湖北省酸雨强度、酸雨及强酸雨发生频率、K值均为近8年来最低值。研究表明湖北省酸雨强度及电导率与霾日出现与否关系密切,霾为酸雨提供了一定的污染源。     

2013年12月石家庄一次霾天气过程中的黑炭浓度特征

2013年12月5日~27日石家庄地区连续出现霾天气,大气日均能见度为0.2~8km,其中大约89.53%的时间大气能见度不足5km.分析12月10~27日期间的黑炭固定观测数据表明:1)黑炭浓度均值为39.84μg/m3,日变化具有明显的双峰结构,第1个峰值在上午9:00左右,第2个峰值在夜晚21:00~24:00;2)黑炭浓度小时均值与大气能见度小时均值之间呈负相关关系,当黑炭浓度大于固定观测期间的均值时,重度霾发生的概率为97.78%.此外,通过在车辆上安装黑炭分析仪和GPS接收机对石家庄市区主干道进行了多天的移动观测,结果表明:黑炭浓度与交通密度和街道特点(道路类型、交通密度)直接相关; 市区二环的黑炭浓度较高,大约是二环内黑炭浓度均值的1.48倍;市中心区的黑炭浓度相对较低,且呈现明显的东西-南北向差异性.     

重庆市一次重霾污染过程的特征及成因分析

2014年12月28日-2015年1月5日重庆市发生了一次大范围、持续性的重霾污染天气。文章利用常规污染物数据和MODIS遥感数据,结合HYSPLIT轨迹模式对此次污染进行分析。研究表明,此次重霾污染时段首要污染物PM_(2.5),主要以人为源排放为主。同时近地面不利于污染物扩散的气象条件以及大范围秸秆集中燃烧是本次持续性重污染的主要原因。     

1961—2013年辽宁省不同等级霾现象时空分布特征及其气候成因

利用辽宁省52个地面气象观测站的观测资料,对辽宁省不同等级霾日时空变化特征和气候成因进行分析.结果表明,辽宁省霾日在空间上存在一个高值中心(沈阳)和两个副高值中心(锦州西南部和朝阳东部),年平均霾日在50 d以上,辽西山区和东北部山区年平均霾日最少在10 d以下.辽宁省霾日主要集中在冬秋季,占全年霾日60%以上,夏季次之,春季最少;1961—2013年辽宁省平均霾日呈明显增加趋势(3.5d/10 a),轻微霾日、轻度霾日和中度霾日也呈显著增加趋势,重度霾日无明显变化.不利的气候条件加剧了霾日的出现,霾日数与降水日数呈显著负相关,降水日数的显著减少(-2.6 d/10 a)导致大气对污染物的沉降能力减弱,而静风日数增加(5.1 d/10 a)、年平均风速减小(-0.2m·s-1/10 a)和大风日数的减少(-10.1 d/10 a)则使得空气中污染物不易扩散,增加了霾天气形成的概率.     

2018年冬季南京重霾污染特征及气象因素分析

2018年11月底—12月初南京及周边地区发生一次大范围持续性霾污染,利用南京市空气质量监测资料、颗粒物成分逐时观测资料、南京站探空资料等,结合天气学诊断分析、后向轨迹模拟和聚类分析等方法,分析此次重霾事件的污染特征和气象因素.结果表明,此次重霾事件具有峰值浓度高、持续时间长、波动较明显等特点.污染时段PM_2.5浓度变化分为3个阶段,平均浓度为114.7 μg·m^-3,整体达到中度污染.重霾期间南京市大气环境处于富氨条件,颗粒物整体偏酸性,移动源排放比重高于固定源,PM_2.5主要成分的存在形式为硫酸铵、硝酸铵和其他硝酸盐.本次重霾事件中气象条件对污染物的输送和累积影响显著,在PM_2.5浓度极端事件发生期间,均有各气象要素与PM_2.5浓度同步变化.高PM_2.5浓度与对流层低层增暖增湿、弱的西南风相对应.重霾事件的主要天气成因是冬季东部地区出现大面积稳定且持久的均压场,南京及周边地区近地面中高层污染物主要由西北和华北地区输送而来,低层污染物主要来自于本地源排放累积.动力条件和热力条件的相互配合,近地面受高压影响形成暖平流逆温层,且易形成下沉气流,使重霾天气持续发展.     

四川盆地霾天气变化特征和典型霾过程分析

选用盆地1973-2013年12个气象站的资料,在定义一个适合四川盆地的霾天气识别标准的基础上,分析了四川盆地霾天气的变化特征。并对2013年2月的一次典型霾天气演变过程进行分析,探究霾天气的形成与其它气象因素的关系。结果表明,四川盆地近41 a总平均年霾日为97 d,没有明显的长期变化趋势,但是霾天气的变化可分为3个阶段,第一阶段为1973-1988年,盆地的平均年霾日为90 d,变化趋势为每10 a增加32 d。第2阶段为1989-1999年,平均年霾日可达112 d,没有明显变化趋势。第3阶段为2000-2013年,平均年霾日为95 d,变化趋势为每10 a减少12 d。四川盆地以30°N为界,南部为霾天气多发区域。在霾日的季节分布中,冬季最多,其次是春秋季,夏季最少,而且近40多a来夏季的霾日有增加的趋势。通过个例分析发现,霾天气的产生受低风速的影响最大,相反消散过程中近地面和对流层中层的风速都较高。霾天气发生时大气层结偏稳定,盆地冬天近地面普遍存在逆温现象现象,出现霾天气时逆温层强度明显较高。     

重庆市空气污染持续过程特征及其气象成因分析

利用空气质量日报数据分析了重庆市主城区空气质量的总体概况以及持续空气污染过程的特征,并着重探讨了2005年11月29日至12月31日期间的空气污染指数API变化及其与主要气象条件的相关关系.结果显示,一年中主城区出现连续3 d以上空气污染指数API超过100的持续污染过程10次,累计污染超标日为61 d,占全年总超标天数的61.6%;持续污染过程的气象条件往往有着共同的特点,即平均风速小,无降水或降水稀少,大气层结稳定,混合层高度较低.     

湖北省2008年酸雨特征及成因分析

利用湖北省1999～2008年酸雨监测资料及相关气象环境资料,采用数理统计和对比分析等方法,对湖北省2008年酸雨特征、历史变化趋势及成因进行了分析,研究将有助于掌握湖北省酸雨发展形势及防治工作的开展。分析结果表明:湖北省2008年大部为强酸雨区,年均降水pH值为4.17,年酸雨发生频率为78.9%,年强酸雨发生频率为42.1%,年均降水K值为50.9μs/cm,并呈现出明显的季节性变化规律。以武汉和宜昌为代表站的酸雨历史比较发现,自1999年以来,酸雨强度和发生频率均有大幅上升。结合相关气象环境要素进行成因分析,发现大气SO2浓度与酸雨强度相关性较大,降水强度为中雨时酸雨强度和发生频率较大,降水前出现逆温有利于酸雨强度及发生频率的升高,850hPa风向对酸雨也存在不同程度的影响。